13-летний житель Нью-Йорка Эйдан Дуайер (Aidan Dwyer) свёл воедино свои знания о деревьях и обнаружил, что эффективность солнечных электростанций можно повысить, если привлечь математику и скопировать достижения у природы.
Будучи на зимней прогулке, Дуайер задумался, зачем деревьям такой «рисунок» веток и листьев. Он знал, что ветки на деревьях располагаются согласно последовательности Фибоначчи, а листья осуществляют фотосинтез. В какой-то момент сообразительный мальчуган решил проверить, не помогает ли такое положение ветвей собирать больше солнечного света.
Эйдан построил на своём заднем дворе опытную установку с маленькими солнечными батареями вместо листьев и проверил её в действии. Оказалось, что в сравнении с обычной плоской солнечной панелью его «дерево» собирает на 20% больше энергии и на 2,5 часа дольше эффективно работает.
"А ещё такая установка занимает меньше места, чем плоская панель, собирает на 50% больше солнца зимой даже там, где она не смотрит на юг, да и снег в том количестве она не накапливает. Кроме того, дизайн в виде дерева гораздо больше подходит для городского пейзажа", — отмечает юный изобретатель.
Впрочем, люди, занимающиеся солнечной энергетикой, поспешили выразить сомнение в верности проведённых замеров и, как следствие, выводов, сделанных школьником.
Касательно специфики этого пректа:
1. Это дерево не смотря ни на какие числа Фибоначчи не может в принципе (!) давать больше энергии, чем аналогичная по площади плоская панель. Это легко доказывается чисто математически.
2. Трудоемкость изготовления не позволит широко применять ЭТО в практических целях (возможно разве что в целях шокировать окружающих своей формой).
3. Проблемы при эксплуатации. Очистка от пыли и прочего гораздо более трудоемка чем просто панели. При монтаже ЭТОГО труднее обеспечить защиту от порывов ветра и связанной с ветром вибрации.
4. Наконец чисто эстетически ЭТО будет смотреться мягко говоря экзотически.
Из всего этого можно похвалить хлопца за интерес к технике. Тут видно заслуга либо школьного учителя либо родителей либо соседских пацанов, которые не давали прохода на улице и загнали в эту область самоутверждаться.
>> желающие коммерциализировать изобретение
Хотя один способ коммерциализации можно прикинуть. Если панельки будут необслуживаемыми (ну, типа, отполированы Ольгиными нанотехнологиями и эффективно будут от гризи и снега обтекать), то их можно бы и пробовать позиционировать заменой СБ, тупо на земле или крышах лежащих. Т.е., как конкурента тем, что без механизма ориентации по солнцу.
2. А что тут трудоемкого? Элементы стандартные, квадратные. Поприцеплять их к сборному деревцу ух явно не сложнее, чем, к примеру, изготовление искусственных елок. Или, чисто в быту, собрать хрустальную люстру из нескольких сотен висюлек...
По 1. Опыт пацана какой-то шулерский. Положить бы на одну крышу панель и рядом «деревце» поставить, только с равной суммарной площадью солнечной батареи... Да и посмотреть, сколько кто из них выдаст суммарно, за световой день. ИМХО, чем ближе к полдню, тем больше будет проигрывать деревце с «кривоориентированными» панельками, но «ловить» свет оно будет дольше, так что я лично не взялся бы спрогнозировать суммарную эфффективность новации.
«...— и всё — в «серую массу». Футбол гонять...». Может оно и лучше для этого возраста. А гениальность это на 99.9% — упорный труд. (Не помню, кажется Энштейн это сказал). Если он научится трудиться, а не будет надеятся на случайно прилетевшую жар-птицу — идею, то добъется успеха при любом раскладе. Ну а если его убедят в его «гениальности» то толку вообще никакого не будет. А насчет «... добавят ему комплекс ...» думаю старая русская поговорка очень кстати: «За одного битого двух не битых дают». Ну, а если сломается значит не судьба ...
«А что тут трудоемкого?» — а то что ЭТО врядли можно собрать автоматом или роботом, только в ручную. Панели сейчас распаиваются и компонуются соответствующими роботами — это дешево и то они пока заоблачно дороги. А тут куча проводочков, контактов разъемов, соединений, трубочек. Да ладно думаю хватит обсуждать ЭТО. Я лично считаю, что вся статейка эта нацарапана из расчета «тупости» американцев для, которых слова «числа Фибоначчи» имеют магический и сверхестественный смысл, который автоматически переводит пацаненка знающего про эти числа в разряд гениев.
Прошу прощения, что не уловил тонкий намек на Ваше желание пояснить мое утверждение из п.1 «Это легко доказывается чисто математически.» Проясняю:
Отбросим побочные засветки от облаков и предметов они одинаковы для полюбому ориентированных панелей и панелек. Учтем только прямы солнечные лучи. Если большая панель ориентирована точно на юг, то солнце за день будет освезать ее под всеми углами от 0 до 180 градусов. Если мы разобъем эту большую панель на много поменьше и сориентируем их под любым углом, то получим, что каждая из этих панелек поотдельности будет освещена солнцем за день тоже от 0 одо 180, в лучшем (!) случае. Кроме этого если учесть, что в полдень наибольшая интенсивность излучения, то все панельки не направленные на юг (Вы правильно подметили) в это время, будут давать значительно (!) меньше энергии. Итог, на вопрос — откуда возьмется дополнительная энергия при произвольной ориентации панелек? Ответа нет ... Вопрос исчерпан.
Думаю, что причина в том, что он за измеряемый период не менял положение плоской панели...
С другой стороны листья у него смотрят в разную сторону, а плоския панили лишь в одну.
Полагаю, существует наивыгоднейшая поверхность получения солнечной энергии, и это не плоскость.
P.S.
Как говориться, если функции разные, то и интеграл под ними будет разным.
Хотя, если панели делать в форме листев лотоса и водоизоляцию организовать, то можно будет просто поливать из шланга.
А «просто поливать из шланга» — подумайте-ка, почему машины на мойках усиленно поливают химией, елозят щеткой? Почему грязная машина во время дождя выглядит чистой, но только пока не высохнет?
его дело — исследовать (придумать?), а как сделать или как работать будет — не его проблема.
Епонцкие хокку в тему:
Листья лотоса — как Ильшат Тагиев
Поливает их грязь, но все равно ему
Ибо дерево.
www.youtube.com/watch?v=XZjKaAU1fqc&feature=player_embedded#!
Вполне логично, что обратный процесс должен учитывать это.
Парень — молодец!
www.membrana.ru/particle/11768
Это значит, что значительная часть солнечного света отражается.
Если суметь повторно «использовать» отраженные лучи, то КПД повысится.
Есть ещё отличие того, как преодолевается волной большое или много малых препятствий...
Да посмотрите просто на сами элементы панелей! Они что, зеркальные?
А что касается огибания волной... То при частоте света видимого спектра принципиальной разницы огибания макрообъектов нет — что 10 см, что 20, что метр...
она не только отражается, но и преобразуется в тепло, которое просто так рассеивается. Именно по этой причине трубогенераторные установки имеют больший КПД: используется полностью весь спектр.
PS: Интересно, почему в этом посту нет традиционной ссылки на «труд» ?
Интересно было бы на сами результаты посмотреть. Как он эффективность рассчитывал.
На дерево похоже, но где последовательность??
Также замечу, что статья в некотором смысле знаковая — она знаменует собою выход тагиевщины, лалетинщины и пр. на официальный мембрановский уровень.
Но не проще ли разместить неподвижные солнечные батареи отражая «солнечную дугу»?
И конечно же никакое «дерево», не может быть лучше поворотного механизма.
Вот два важнейших предложения из статьи:
Lets say you have 10 solar cells collecting power at an «optimal» level, that means each solar cell is maximizing its intake. Lets say they all are maximized at 5 watts (Watts is the unit that measures power — look at your electric bills. Notice that the more of these you use, the higher your bill is.). The total maximum power that can be collected is 50 watts.
Now, lets say you have an arrangement of 10 solar cells where any one of them is arranged so that it is not at «optimal» level. That means individually it will not collect 5 watts of energy. It might collect 4.5 watts, or 4.7 watts, or 3... but not 5. Logically, you will never get 50 watts of total energy if any single individual cell is collecting less than its maximum (5).
Скажем у вас есть 10 солнечных элементов собирающих энергию на оптимальном уровне, то есть каждый элемент отдает максимум энергии. Предположим, что максимум равен 5 ваттам. Максимально возможная мощность равна 50 ваттам.
Теперь предположим, что у вас есть 10 элементов которые расположены произвольно, но не на оптимальном уровне. Это значит, что любой элемент не даст 5 ватт.
Они могут собирать 4.5 ватта, или 4.7 ватта, или 3... но не 5. Логически вы никогда не получите 50 ватт суммарной энергии, если каждый элемент собирает меньше возможного максимума (5).
Каким же образом появились эти цифры?
From Aidens essay:
I measured the performance of each model with a data logger. This recorded the voltage that each model made over a period of time.
Из эссе Эйдена:
Я определял эффективность каждой модели с помощью регистрирующего устройства. Оно записывало напряжение, которое каждая модель давала за период времени.
Думаю статью из под ссылки также следует разместить здесь.
Правда, альтернативно одарённый, запостивний оный текст, как всегда, ничего из него не понял. Но хоть не переиначил — уже хорошо.
А чуда и не обещали. Я не нашёл обещания какого-либо чуда в Мембранской статье.
Но ведь действительно, солнечные панели, расположенные по определённым углом к друг-другу, выдают большую мощность, чем расположенные на плоскости.
«Но ведь действительно, солнечные панели, расположенные по определённым углом к друг-другу, выдают большую мощность, чем расположенные на плоскости.»
Откуда Вы взяли это. На каких это физических принципах возможно? Не пишите глупости не обосновав их.
Рассмотрим такую математическую модель. Солнце делает по небесной сфере полукруг в 180 градусов. Солнце освещает две солнечные панели, расположенные перпендикулярно к плоскости, в которой движется Солнце. Смоделируем городскую застройку вокруг: допустим, рядом с солнечными панелями имеются три дерева, блокирующие солнечные лучи, если их угол падения к горизонтали находится в диапазонах 40-60, 80-100, и 120-140 градусов.
ganymed.ca/temp/solar_panels.png
Так вот, оптимальный угол между солнечными панелями в этом случае составляет около 15 градусов.
Эта идеализированная модель не претендует на соответствие какой-либо реальной городской застройке, но наглядно демонстрирует, как молодой человек мог получить заявленные экспериментальные данные.
Кстати языки не давались вообще, в аттестате все четверки, кроме тройки по английскому. Зато потом английский быстро выучил импортными программами на компе, особенно играми и 3ds Max
Я потом читала много статей про таких детей-гениев...почти все также заканчивали как мой брат. С определенного момента им не интересно жить.
Все как и у обычных людей, только на гениальном уровне.
Я, конечно, не знаю всей ситуации. Но если вопрос только в прогулах, то почему бы не пойти на заочное? Если он так умен — раз в пол года готовился бы к сессии за пару дней.
Меня тоже подобное немного коснулось. Хотя я конечно и не был таким вундеркиндом, но тоже читать научился с четырёх лет и т.п.
Мне слишком легко было учиться в школе. Насколько я сейчас понимаю — я там даже не учился, а просто «хватал на лету».
В результате — я элементарно НЕ УМЕЛ УЧИТЬСЯ. Как итог — три академа в университете.
А вот злым гением стать может, но таких у нас не ловят).
Кстати, в тему, есть занимательный сериал «Лютер», где как раз поднимается эта тема: гений, перешедший на темную сторону силы.
А не любовь к тем или иным предметам была привита учителями. По истории была бабушка с явными признаками старческого маразма. По химии, из-за отсутствия интереса были вечные тройки, пока не увлекся изготовлением взрывчатых веществ — сразу вышел на пятерки.
Благо дело сейчас есть частные школы, где ситуация заметно лучше.
Прощайте ребята, я буду вас помнить.
Считайте меня коммунистом!
нда...видимо жёнкины блины не помогли. :-(
Но это все естественно в случае неподвижных систем без слежения
Если бы плоскость фотоприемников, перпендикулярная потоку света и поворачивающаяся вслед за солнцем, как подсолнух, была наиболее эфективна для фотосинтеза, то деревья выглядели бы именно как большие зеленые подсолнухи. — толстый ствол, разветвляющийся в одной точке на ветви, ветки завершаются листьями на одной плоскости, все листья находятся в одной плоскости, заполняя ее почти на 100% площади. Ствол дерева гнется под точкой ветвления накреняя «крону» так, чтобы она была перпендикулярно лучам.
Однако, такие деревья не выдерживают конуренции с нормальными. И кустарники, с гибкими стеблями, которым не составляет труда вкручиваться как угодно, и которые постояно чахнут и гибнут от нехватки света, тоже не образуют своими свето-сборниками плоскость. И трава. И ветвистые водоросли. И даже иголки на елках.
Конфигурация, которая сейчас на деревьях — максимально выгодна для захвата энергии света. Остальные мутанты ушли в удобрение.